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Umschaltbare Wicklung für Wechselstrommaschinen.
Bei Wechselstromnetzen verschiedener Frequenz, die sich übergreifen, kommt es vor, dass einzelne Maschinen bald auf das eine. bald auf das andere Netz zu arbeiten haben und dass hiebei in beiden Fällen von der Maschine gleiche Spannung verlangt wird. Würde man die Maschinen ohne jede Änderung bei einer höheren Frequenz auf die gleiche Spannung arbeiten lassen, so würden sie bei sehr geringer magnetischer Sättigung arbeiten. Daraus ergeben sich dann eine sehr geringe Stabilisierung sowie grosse Spannungsänderungen bei Lastschwankungen und ausserdem sehr ungünstige Regulierungsverhaltnisse für die Maschine. Es ist bekannt, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, dass der magnetische Widerstand des Eisenkreises verändert wird, was aber immer nur während einer längeren Betriebsunterbrechung ausführbar ist.
Um den Übergang in einer kürzeren Zeit zu ermöglichen, ist es weiter bekannt, einen Teil der Leiter auszuschalten oder bei Drehstromwicklungen die Wicklung auf Zickzack- oder DreieckDoppelsternschaltung umzuschalten. Die Verringerung der Leiterzahl hat aber eine Unsymmetrie der Wicklung und deshalb eine Verzerrung der Ankerfelderregerkurve zur Folge, die sich durch grössere Zusatzverluste sowie durch einen unruhigen Lauf der Maschine äussert. Dieselben
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wenn die Zahl der Spulen pro Phase durch zwei teilbar ist. Bei der Dreieck-Doppelsternschaltung sind zwar diese Nachteile vermieden, aber es ist bei der Dreieckschaltung der Wicklung das Auftreten der dritten Harmonischen nicht zu vermeiden, so dass besondere Mass- nahmen, wie lamellierte Polschuhe.
Sehnenwicklungen oder Dämpferwicklungen. notwendig werden. Ausserdem ist bei dieser Wicklung die doppelte Leiterzahl erforderlich, so dass die Ausnutzung des Nutenquerschnittes wesentlich ungünstiger wird.
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Wicklung zur Änderung des Wicklungsfaktors derart umschaltbar gernacht wird. dass durch die Umschaltung ohne Änderung der Polzahl die von dem Leiterstrang in jeder Phase umfasste Nutenzahl verdoppelt bzw. vervielfacht wird.
Bei einschichtigen Wicklungen erfolgt die Umschaltung nach der Erfindung in der Weise dass durch Verschacht elung mittels Übergreifens der einzelnen Spulen die von je einem Phasenstrang umfasste Wicklungsbreite verdoppelt bzw. vervielfacht wird. Zweischichtige Wicklungen werden derart umgeschaltet, dass je zwei nebeneinanderliegende Phasenstränge derselben Phase zugeordnet werden.
Beispielsweise ändert sich bei einer Verdopplung der Wicklungsbreite der Wicklungsfaktor im Verhältnis 2 : #3, was dem in der Praxis häufig vorkommenden Verhältnis von 50 :42 bzw.
60 : 50 Perioden sehr nahekommt. Zweckmässig wird bei Dreiphasenwicklungen eine Sechszonenwicklung vorgesehen, die durch die Umschaltung zu einer Dreizonenwicklung wird.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel das Wicklungsschema einer einschichtigen Bruchlochwicklung, d. h. einer Wicklung, hei der die Zahl der Nuten pro Pol und Phase keine ganze Zahl ist, mit 2.5 Nuten pro Pol und Phase für eine vierpolige Dreiphasenmaschine dargestellt.
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entsprechen dem Wicklungszuge vom Phasenanfange zum Sternpunkt (nicht den richtungen der in der Wicklung induzierten Ströme). Ein Phasenstrang umfasst hiebei die kleinste Wicklungs- breite, d. h. alle Nuten jedes Phasenstranges liegen unmittelbar nebeneinander. Der Wickhmgs faktor ist daher bei dieser Wicklungsanordnung am grössten.
Die Phasenzugehörigkeit ist durch die Strichart ausgedrückt. u. zw. entspricht die ununterbrochene Linie der Phase, e.. die gestrichelte der Phase und die strichpunktierte der Phase"TV".
Auf je zwei Polteilungen entfallen sechs nebeneinanderliegende Wicklungszonen, das sind die Gruppen der zusammengehörigen phasengleiehen Leiter jedes Poles. Auf der Geraden oberhalb der Fig. 1 sind diese Wicklungszonen I bis VI ebenfalls durch die Strichart angedeutet.
Es ergeben sich also für vier Polteilungen zwölf nebeneinanderliegende Leitergruppen.
Die wirkliche Stromverteilung und damit die Polverteilung zeigt Fig. la für den Augen-
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gestrichelte und strichpunktierte Phase ,Va und ,,Wu den halben negativen Höchststrom führen. Pfeillänge und Pfeilrichtung geben in Fig. le den Augenblickswert des Stromes und seine Richtung für jeden Leiter des Wicklungsschemas an.
In Fig. 2 ist dieselbe Wicklung nach der Umschaltung gezeigt, gegenüber Fig. 1 ist nur die Phasenzugehörigkeit der einzelnen Spulenseiten geändert. Die Netzphasen werden wieder an U1, V1, W1 angeschlossen. Die eingezeichneten Pfeile entsprechen wieder dem Wieklungs-
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hier die doppelte Zonenbreite ein als nach Fig. 1 und übergreifen teilweise einander. Je drei einander nicht übergreifende Zonen füllen aneinanderschliessend eine doppelte Polteilung aus ; die Wicklung ist daher in dieser Schaltung als Dreizonenwicklung anzusprechen. Drei
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It, jQ IZy) für die Leiter mit nach unten gerichteten Pfeilen.
Die Strom-und Polverteilung zeigt Fig. 2 a unter den gleichen Annahmen wie für Fig. 1 a.
Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich nicht auf Synchron-und Asynchronmaschinen, sondern kommt insbesondere auch für Wechselstromkollektormaschinen in Betracht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zur Änderung des Wicklungsfaktors umschaltbare Wicklung für Wechselstrommaschinen, dadurch gekennzeichnet. dass durch die Umschaltung ohne Änderung der Polzahl die von dem Leiterstrang in jeder Phase umfasste Nutenzahl verdoppelt bzw. vervielfacht wird.